文 献 综 述

一：引言

目前，我国对数控淬火机床的需求在日益增加，数控淬火机床的性能也日趋完善，自动化程度和生产率大大提高，从而取代了人的大部分体力劳动和脑力劳动，但同时也就使得数控淬火机床在更高层次上依赖于人，从而构成技术密集型的人机系统。对于数控淬火机床来说，人的主要工作不只是体力劳动，而且还包含了一定程度的脑力劳动，随着数控淬火机床的发展，脑力劳动的负荷越来越大，对操作者的知识技能水平的要求也就更高了。但是，对于操作者来说，体力劳动依然存在的，这时人的主要体力作业集中在加工前的准备工作和加工后的一些后续工作。从数控淬火机床的设计、制造、使用过程表明，数控淬火机床的工作质量不但取决于机器本身的性能和质量。人是生产的主体，满足了人的基本安全需要，使人心情舒畅，才能充分发挥人的主观能动性，调动人的积极态度，它对提高生产效率有着重要意义。

本课题以回转支承滚道淬火机床为研究对象。设计课题的主要任务是：熟悉回转支承滚道淬火机床系统各组成部分及其工作原理。

二：回转支承滚道淬火机床的组成及功能

回转支承滚道淬淬火机床由床身、上下料机构、夹紧、回转支承滚道、淬火变压器、冷却系统、淬火液循环系统、电气控制系统等组成。

（一）回转支承

回转支承是近四十年在世界范围内逐渐兴起的新型机械零部件，它有内外圈、滚动体等构成。它是一种能够承受综合载荷的大型轴承，可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。回转支承在现实工业中应用很广泛，被人们称为：”机器的关节”，是两物体之间需作相对回转运动，又需同时承受轴向力、径向力、倾翻力矩的机械所必需的重要传动部件。

（二）淬火变压器

淬火变压器主要是要把电源设备的输出电压降低到淬火感应器所需电压的可调变压器。

（三）冷却系统

淬火机床在运行过程中，有几个部位发热问题是必须解决的。一是中频电源，中频电源是贵重部件，也是专用部件，无法用通用电源替代，IGBT等在工作时产生大量的热量，不解决散热问题，设备无法正常运行。二是变压器和电容器，设备在运行过程中变压器和电容器会发出大量热量，热量聚积不能散发出来会造成部件损坏。三是感应器，工件在淬火处理时要保持一定的温度，电源不断的加热超过一定的温度感应器就会炸掉。另外淬火液温度必须在一定范围内。在给工件淬火的同时，淬火液被加热，当温度超过一定值时，就会影响工件热处理质量，达不到要求的硬度，冬天淬火液温度太低也会造成加工裂纹。以上这些都需要冷却，而水冷是效率最高，投资最省，性能最稳定的冷却方式。

（四）淬火液

淬火液是由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成，由于其对水有逆溶性的特点，克服了水冷却速度快，易使工件开裂；油品冷却速度慢，淬火效果差且易燃等缺点。在热处理得到广泛应用，使用PAG淬火剂能有效改善工作环境，提高零件的淬火质量，降低生产成本，是一种成熟的热处理淬火介质。

电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路。为了保证一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。这些设备要有以下功能：(1)自动控制功能。高压和大电流开关设备的体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出了故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制；(2)保护功能。电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断开、切换等)的保护设备；(3)监视功能。电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，如灯光和音响等，对一次设备进行电气监视；(4)测量功能。灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电)，如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率的大小等。

（五）电气控制系统

常用的控制线路的基本回路由以下几部分组成：(1)电源供电回路。供电回路的供电电源有AC380V和220V等多种；(2)保护回路。保护(辅助)回路的工作电源有单相220、36V或直流220、24V等多种，对电气设备和线路进行短路、过载和失压等各种保护，由熔断器、热继电器、失压线圈、整流组件和稳压组件等保护组件组成；(3)信号回路。能及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息的回路，如不同颜色的信号灯，不同声响的音响设备等；(4)自动与手动回路。电气设备为了提高工作效率，一般都设有自动环节，但在安装、调试及紧急事故的处理中，控制线路中还需要设置手动环节，通过组合开关或转换开关等实现自动与手动方式的转换；(5)制动停车回路。切断电路的供电电源，并采取某些制动措施，使电动机迅速停车的控制环节，如能耗制动、电源反接制动，倒拉反接制动和再生发电制动等；(6)自锁及闭锁回路。启动按钮松开后，线路保持通电，电气设备能继续工作的电气环节叫自锁环节，如接触器的动合触点串联在线圈电路中。两台或两台以上的电气装置和组件，为了保证设备运行的安全与可靠，只能一台通电启动，另一台不能通电启动的保护环节，叫闭锁环节。如：两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中。

其中PLC的高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引人了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置,目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能,建立柔性的程控系统.PLC用于通用设备的自动控制。计算机数控装置(CNC)根据输入的零件加工程序进行相应的处理（运动轨迹处理、机床输入输出,处理等),然后输出控制命令到相应的执行部件伺服单元、驱动装置和PLC等,所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合,合理组织,使整个系统有条不紊地进行工作的。其中PLC的作用是接受CNC的M、S、T指令,对其进行译码并转换成对应的控制信号,控制辅助装置完成机床相应的开关动作;同时接收操作面板和机床侧的I/O信号,送给CNC装置,经其处理后,输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

三：回转支承滚道淬火机床的优点及发展趋势

和普通的淬火机床相比，回转支承滚道淬火机床有一下优点：

（一）变压器导向、移动及驱动机构均安装在固定立柱上；变压器上下升降移动，以适应工件宽度变化及沿单齿槽连续淬火；工作台沿导轨纵向移动，以适应工件大小变化及相对进出感应器；工作台旋转分度，适应单齿槽间歇淬火。

（二）回转工作台
回转工作台的构成：由工作台、底座、回转支承、驱动装置、挡水槽、活动挡水罩。工作原理：由伺服电机，通过组合减速机，圆柱齿轮传动具有内齿圈的回转支承，从而使联接在回转支承内圈上的工作台旋转。在旋转工作台周围设有挡水槽及回水管道，可使淬火液回流至储水槽。回转工作台可以在参数范围内实现任意分度、分段、变速、实行扫描淬火；由于采用无侧隙传动方式，重复定位精度高，得以实现精准淬火。

（三）数控采用国产经济型系统，具有操作方便、编程简单、定位精度高、可储存程序以备调用等优点。使用步进开环系统，主要用于内外滑道、内外直齿等扫描淬火。

（四）淬火变压器可实现XY两维方向的调整，调整量为X方向#177;50mm，Y方向#177;75mm。变压器托架是由滑板、浮动装置构成的。它的升降由伺服电机通过同步带轮传动丝杠副推动滑板运动。在滑板与弯板的联接处设有调节手轮，可在水平的横向做100mm范围内的距离调节，通过小燕尾导轨及限位可做100mm范围内的前后调节。靠模装置为配合变压器（感应器）的相对位置，其自身在托架上可做X、Y、二个方向的距离调整，X（横向）200mm、Y（纵向）90mm、。而且为了消除淬火带来的影响，还设计X、Y（横、纵）两个方向的浮动装置。用以保证靠模体能够靠在正确的工作位置，来保证工件的淬火质量。

（五）回转支承淬火机床采用宽频快换夹头装置，实现在改变工件品种、规格时，感应加热器与变压器间的机械、电路、水路快速替换及定位。

（六）工件装夹可使用手动装夹定位，以降低成本；或者采用自定心装置，既保证了工件与回转分度台的同轴度，又缩短了辅助装夹及找正时间，提高了生产效率。

在现如今快速发展的社会条件下，对工件的质量和效率的要求也逐渐提高。回转支承滚道淬火机床正是这种环境下的产物，在将来的制造业中将起到重要作用。

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